Дирекционный гироскоп

 

Класс 42с,35

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ гироскопического компаса.

К патенту ин-ной фирмы „Сперри Гироскоп Компани Инк" (Sperry Gyroscope Company 1nc.), в г. Нью-Иорке, США, заявленному 14 марта 1932 года (спр. о перв. № 105303).

Действительные изобретатели ин-цы Б. Г. Карлсон (В. G. Саг1воп). и Х. Х. Томпсон (H. Н. Tompson).

О выдаче патента опубликовано 28 февраля 1935 года. действие патента распространяется на 15 лет от 28 февраля 1935 года. (364) Предлагаемое изобретение относится к гироскопам, в особенности к гироскопам, приводимым в движение воздухом и свободным, т. е. имеющим три степени свободы.

Гироскопы этого типа общеизвестны и примером Нх может служить дирекциониый гироскоп, применяемый для регулирования дьижения мии и летательных аппаратов, а на последних и в качестве указателя направления взамен компаса и курсоуказателя или в дополнение к ним. В обычном выполнении гироскопы этого типа состоят из ротора, вращающегося на оси, несущей ротор рамки, в которой монтироьаиы цапфы ротора, и из вертикального кольца. Рамка ротора гак монтироьана в вертикальном кольце, что может повогачиьаться вокруг оси, лежащей в той же плоскости, что и волчковая ось ротора, но перпендикулярно к втой оси, нричем вертикальнсе кольцо поворачивается, в свою очередь, ьокруг оси, лежащей в той же плоскости, что и ось рамки ротора, но перпендикулярно к ней. Ротор гироскопа может приводиться в движение струями воздуха из сопел, напраьляюших ьоздух на выполненные на окружности ротора лопасти.

Компасы, магнитный и индукционный, оказыьаются удовлетворительными лишь при прямом курсе, но при поворотах или нри быстром повышении скорости воздушного аппарата и при маневрировании его, оии становятся практически бесполезными; свободный же гироскоп сохганяет . eeoc направление независимо от маневрирования.

Однако, до сего времени применение свободных гироскопов на самолетах оставалось ограничен.ным в виду того, что гироскоп сохраняет свое направление в течение всего нескольких минут

Одна из главных пгичин девиации заключается в том, что такие гироскопы Стремятся, вследствие вращения земли и некоторых других причин, принять положение, наклонное к горизонту, а потому, после сравнительно короткого промежутка времени, утрачигают свою ценность как указатели упраг лени я. Кроме того,! по тем же причинам, в большинстве географических широт свободные гироскопы показывают рассеиьаьне в азимуте.

В ьиду этого предлагалось механически центрировать гироскоп при помощи колпака для периодическсй перестановки его. Однако, такое приспособление, управляемое обычно от руки, требует некоторого обслуживания и временно лишает гироскоп его значения, KGK указателя направления.

Целью предлагаемого изобретения яьляется приспособление, автоматически поддержиьаюшее ьолчкоьую ось гироскопа в практически горизонтальном положении и неподвижной в азимуте относительно земли, не нарушая его азимутального положения.

Хотя предлагаемое изобретение предназначается, глаьным образом, для гироскопов, приьодимых в движение воздухом, но его можно применять и для других типов гироскопов с тремя и менее степенями сьободы, приьодимых в движение другим способом.

В одной нз своих форм выполнения предлагаемое изобретение можно рассматривать как дирекционный гироскоп, снабженный приспособлением для создания крутящего момента вокруг, При наклонении же гироскопа в противополож-, ном направлении струя из нижнего сопла r.rrsbrвает противоположно направленный врашаюший момент вокруг той же оси на рамке гироскопа.

Таким сбразом, на гироскоп действует выпрямляющее усилие вокруг оси, перпендикулярной к наклону, что вызовет прецессию и возвратит гироскоп в вертикальное положение. Планка 55, пегорачиваюшаяся вокруг оси 52 гироскопа, оказывает сходное действие, так что выпрямляющий врашаюший момент получается на гироскопе при опрокидывании последнего вокруг любой из обеих горизонтальных осей.

Предмет натек та.

1. Гироскопический компас с воздушным приводом и. с приспособлением для образования вращающего (момента около оси гироскопа, отличающийся тем, что приспособление для образо. взния вращающего момента заключает в себе пару тесно примыкающих друг к другу воздушных.сопел 20, 21, 120, 121 расположенных аксиально по окружности ротора 10 и по обе стороны от центральной линии опоры рамки 7 несущей ротор, а также содержит либо перегородку 22 между соплами и ротором, служашую для уменьшения эффективности одной из струй путей прикрытия ее при относительном наклоне рамки, несущей ротор, и вертикального кольца 6, либо лопасти 12, установленные по окружности ротора, идущие только частично поперек поверхности ротора; с образованием стенки 24, 25 вокруг ротора у каждого наружного конца последнего, с целью воздействия при относительном наклоне,рамки, несущей ротор, и вертикального кольца, движущимся воздухом на окружную стенку, на предмет получения в обоих случаях. при относительном наклоне желательного вращающего момента.

2. Форма выполнения гироскопического компаса по и. 1, отличавшаяся тем, что ротор снабжен одной окружной стенкой 26 (фиг. 6), расгголоженной между наружными концами ротора,. а в плоскости этой- сте< ки установлено одно. только воздушное сопло, с целью воздействия при относительном наклоне упомянутой стенки к сопла, движущимся воздухом на одну сторону .стенки, для достижения желательного вращающего момента.3. Видоиизменение гироскопического компаса:. по и. 1, отличающееся тем, что перегородка установлена на рамке, несущей ротор, а соплов на вертикальном кольце или (наоборот, причем перегородка снабжена отверстиями для пропуска воздушных струй в течение времени, когда рамка, несушая ротор, остается иеотклоненной от нормального положения по отношению к аер тикзльному кольцу.

4. Форма выполнения гирсскопического ком.паса по п. 3, отличающаяся тем, что перегородка подвешена по способу маятника на верти-кальном кольце.

5. Видоизменение гироскопического) компаса по пп. 1 — 4, отличающееся тем, что в случае применения ротора с вертикально врашзюшейся осью воздушные сопла предназначены действовать на лопасти, расположенные по окружности ротора ниже и выше плоскости горизонтальных осей опрокидывания, с целью получения при наклоне гироскопа выпрямляюшего врашаюшега. момента. больше чэм на несколько градусов, и таким об.разом всегда удерживающее его в положении, наиболее обеспечивающем максимальное дирек-ционное действие и минимальные нарушения прн

-угловом перемещении вокруг продольной или поперечной оси самолета.

Если ротор выполнен согласно фиг. 6, то можно применить одну струю, так направленную, что она встречает центральную стенку 26, которая разделяет ее на две части. 1 ока гироскоп остается .в вертикальном положении, на ротор действует только вращающий момент, вызывающий вращение ротора, но при относительном наклоне ротора и вертикального кольца струя действует нд одну .из боковых сторон центральной:генки 26, подобно тому, как она действует на боковые стенки 24, 25 (фиг. 5).

Для того, чтобы вращение земли не вызывало отклонений в азимуте, на отходящий от рамки 7 стержень 28 можно навинтить переставной i руз 27 (фиг. 5). Пересганавливая этот груз соответственно географической широте, можно устранить девиацию из-за указанной причины.

Таврим образом, предлагаемое изобретение дает циренциониый гироскоп, сохраняющий направление в течение сравнительно долгого времени и в то же время обладающий тем преимушеством, что рн продолжает работать в таких условиях, в которых ма;нитный и индукционный компасы. стаковягсл бесполезными, а именно: при быстрых поворотах, повышении скорости и при других маневрах

Когда гироскоп останавливают, его можно запереть при помощи колоколообразного колпака 40, находящего на центрирующий штифт 31 на горизонтальном кольце. Колпаком можно управлять от руки, например, при помощи рычага 41 (фиг. 2).

Предлагаемый гироскоп можно прим. нять либо в качестве указателя направления, либо в качестве базиса для автоматич ского управления летательным аппаратом. В последнем случае, на основании гироскопа монтируюг контрольные кнопки, работающие совместно с тролаеями 34 на поворотном плече 35, передающем движение при помощи троса 36.

Для перемены курса или для корректирования положения гироскопа, если он отклоняется, можно применить пару электромагнитов 37, 38 (фиг. 1, 2 и 9), монтированных на вертикальном кольце.

Дугообразные сердечники 37, 38 электромагнитов прикреплены к отходящему от рамки 7 цЫЕЧУ 60 (фиг. 9). ВозбтжДеНИЕ ОДНОГО ИЗ ВтИХ ( магнитов дает вращающий момент в том или другом направлении вокруг горизонтальной оси гироскопа, что вызывает прецессию последнего в азимуте и тем корректирует гироскоп.

Предмет изобретения, выполненный в форме, показанной на фиг. 1, 2, 3 и 4, особенно пригоден для применения в качестве аппарата; указывающего направление для самолетов, нормально

<овершающих полеты по прямому курсу и с равно.мерной= скорсстью Если, однако, дирекционный гироскоп должен указыгать напразлезие на быстро маневрирующем самолете, вертикальное кольцо может ие оказаться наиболее выгодным .для определения относительного наклонения тироскола из-за виража, боковой и килевой качки.

:Очевидно также; что .монтировка сопел и перегородки может быть и обратной, т. е. сопла можно монтировать на горизонтальной рамке 7, а перегородку — на вертикальном элементе (фиг. 7).

В данном случае для поддержания вертикального по "ожения применяется независимый маятник 42; поворотно монтированиый на вертикальном кольце; причем ось 43 расположена выше оси 8 — 9 рамки 7, но параллельно ей. Этот маятник может, следовательно, сохранять вертикальное положение при наклоне рамки 7, íî поворачиваться вокруг вертикальной оси может только вместе с вертикальным кольцом 6 . На фвг. 7 маятник показан занимающим Macro перегородки 22 (фи,,1), ио так КаК маятник может сохранять вертикальное положение, то пару воздушных сопел 20 необходимо, в этЬм случа, монтировать на горизонтальной рамке 7 . Для этой цели канал 18 в вертикальном кольце ведет в полую цапфу оси 9, а оттуда к сопла1е20 . Сопла расположены по обе стороны от вертикальной цент мльиой плоскости цанф оси 8 — 9, а вырез 23 в маятниковой перегородке расттоложен, как описано 1выше, и снатжен краем, рассчитанным на отсечку одной из струй при относительном наклонении кольца и маятника. Очевидно, что в этом случае, как и при выполнении по фиг.,1, получится вращающий момент вокруг гертикальной оси гироскопа, Общая идея предлагаемого изобретения может быть применена и к свободным гироскопам других .типов, которые желательно сделать сохраняющими вертикальное или горизонтальное положение, не превращая их в маятниковые. На фиг. 8

- показано применение предлагаемого изобретения для гироскопического прибора с целью отгределения искусственного горизонта. Такой . гироскоп лоддержива ется, обыкновенно,. на нормальной вертикальной волчкогой оси 50, в рамке или кожухе 51, подвешеннем в подв.се 53 и могущем нол баться вокруг горизонтальной оси 52.

Подвес 53 монтирован, в свою очередь, для вращения вокруг перпендикулярной к горизонтальной оси неподвижной опоре 54. Для привода ротора предусмотрена пара или, предпочтительно, две пары сопел 120, 121 и 120, 121 ; сопла каждой пары расположены одно иад другим по обе стороны от оси 52, кожуха 51 и оси подвеса на равном расстоянии от нее. Благодаря этому сопла наклоняются вмест с гироскопом. В качестве вертикального поверочного приспособления имеются вертикальны планки 55, 55, поворачивающиеся на осях 56, 56, располо кенных на одной линии с осью цапф гироскопа и по одну сторону от вертикальной линии, соединяющей сопла.

Край 57 этих лопастей расположен предпочтительно тангенциально к окружности сечения сопел и планки выполнены маятниковыми, например, при помощи грузов 58, Кран 57 можно близ каждого сопла срезать, чтобы струи в том месте, где они проходят мимо планки, были ближе к осевой линии гироскопа и действовали на промежутки между лопастями ротора по втой линии.

Очевидно, что при наклонении кожуха гироскопа в направлении часовой стрелки (фиг. 8) струя из верхнего сопла 120 будет пересекать планку и тем вызовет на ней вращающий момент вокруг оси, перпендикулярной к оси планки или, другими словами, вокруг оси подвеса 54, причем этот вращающий момент передается через ось 56.

9

Ф иг. В

War. Я

Эксперт Г. В Варлих

Редактор Ю. Н. Герман

Тип. „Промполиграф . Тамоовскаа, 12, Зак. 2 .

Е патенту ин-ной фирмы „Сперри Гироскои

Компани Инк." и 4197о